2020版高考化学二轮复习 第1部分 专题素能提升练 专题6 化学反应速率和化学平衡教案 新人教版

化学反应速率和化学平衡1．了解化学反应速率的概念和定量表示方法，能正确计算化学反应的转化率(α)。2.了解反应活化能的概念，了解催化剂的重要作用。3.了解化学反应的可逆性及化学平衡的建立。4.掌握化学平衡的特征，了解化学平衡常数K的含义，能利用化学平衡常数进行相关计算。5.理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对反应速率和化学平衡的影响，能用相关理论解释其一般规律。6.了解化学反应速率和化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。1．(2019·全国卷Ⅱ，节选)已知(g)＋I2(g)===(g)＋2HI(g)ΔH0。(1)某温度下，等物质的量的碘和环戊烯()在刚性容器内发生反应，起始总压为105Pa，平衡时总压增加了20%，环戊烯的转化率为________，该反应的平衡常数Kp＝________Pa。达到平衡后，欲增加环戊烯的平衡转化率，可采取的措施有________(填标号)。A．通入惰性气体B．提高温度C．增加环戊烯浓度D．增加碘浓度(2)环戊二烯容易发生聚合生成二聚体，该反应为可逆反应。不同温度下，溶液中环戊二烯浓度与反应时间的关系如图所示，下列说法正确的是________(填标号)。A．T1＞T2B．a点的反应速率小于c点的反应速率C．a点的正反应速率大于b点的逆反应速率D．b点时二聚体的浓度为0.45mol·L－1[解析](1)设碘和环戊烯的物质的量均为1mol，达平衡时转化的物质的量为xmol，由题意得：(g)＋I2(g)(g)＋2HI(g)初始物质的量/mol1100转化物质的量/molxxx2x平衡物质的量/mol1－x1－xx2x平衡时，容器内气体总物质的量为(2＋x)mol，则有2＋xmol－2mol2mol×100%＝20%，解得x＝0.4。则环戊烯的转化率为0.4mol1mol×100%＝40%；总压强为105Pa×(1＋20%)＝1.2×105Pa。因此各种气体的分压为p()＝1.2×105Pa×0.6mol2.4mol＝0.3×105Pa，p(I2)＝1.2×105Pa×0.6mol2.4mol＝0.3×105Pa，p()＝1.2×105Pa×0.4mol2.4mol＝0.2×105Pa，p(HI)＝1.2×105Pa×0.8mol2.4mol＝0.4×105Pa。反应的平衡常数Kp＝＝0.2×105Pa0.4×105Pa20.3×105Pa×0.3×105Pa≈3.56×104Pa。欲增加环戊烯的平衡转化率，则平衡正向移动，由于该反应是吸热反应，因此升高温度可使平衡正向移动；增加碘的浓度，平衡正向移动，环戊烯的转化率提高。(2)升高温度，反应速率增大，由c­t图像的变化趋势可看出T2时，环戊二烯浓度的变化趋势大，因此T2大于T1，选项A错误；由a、c点环戊二烯的浓度可判断a点的反应速率大于c点的反应速率，选项B错误；相同温度下，随着时间的延长，反应物的浓度逐渐减小，反应速率逐渐减小，因此a点的正反应速率大于b点的逆反应速率，选项C正确；由图像知，开始时环戊二烯的浓度为1.5mol·L－1，b点时的浓度为0.6mol·L－1，设环戊二烯转化的物质的量浓度为xmol·L－1，则有：2二聚体初始物质的量浓度/(mol·L－1)1.50转化物质的量浓度/(mol·L－1)2xx平衡物质的量浓度/(mol·L－1)0.6x则有1.5－2x＝0.6，解得x＝0.45，因此选项D正确。[答案](1)40%3.56×104BD(2)CD2．(2018·全国卷Ⅰ，节选)(1)F.Daniels等曾利用测压法在刚性反应器中研究了25℃时N2O5(g)分解反应：2N2O5(g)―→4NO2(g)＋O2(g)2N2O4(g)其中NO2二聚为N2O4的反应可以迅速达到平衡。体系的总压强p随时间t的变化如下表所示[t＝∞时，N2O5(g)完全分解]：提示：2NO2(g)N2O4(g)ΔH0。t/min0408016026013001700∞p/kPa35.840.342.545.949.261.262.363.1①研究表明，N2O5(g)分解的反应速率v＝2×10－3×pN2O5(kPa·min－1)。t＝62min时，测得体系中pO2＝2.9kPa，则此时的pN2O5＝________kPa，v＝________kPa·min－1。②若提高反应温度至35℃，则N2O5(g)完全分解后体系压强p∞(35℃)________63.1kPa(填“大于”“等于”或“小于”)，原因是_________________________________________________________________。③25℃时N2O4(g)2NO2(g)反应的平衡常数Kp＝________kPa(Kp为以分压表示的平衡常数，计算结果保留1位小数)。(2)对于反应2N2O5(g)―→4NO2(g)＋O2(g)，R.A.Ogg提出如下反应历程：第一步N2O5NO2＋NO3快速平衡第二步NO2＋NO3―→NO＋NO2＋O2慢反应第三步NO＋NO3―→2NO2快反应其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡。下列表述正确的是________(填标号)。A．v(第一步的逆反应)v(第二步反应)B．反应的中间产物只有NO3C．第二步中NO2与NO3的碰撞仅部分有效D．第三步反应活化能较高[解析](1)①t＝62min时，体系中pO2＝2.9kPa，根据三段式法得2N2O5(g)===2N2O4(g)＋O2(g)起始35.8kPa00转化5.8kPa5.8kPa2.9kPa62min30.0kPa5.8kPa2.9kPa则62min时pN2O5＝30.0kPa，v＝2×10－3×30.0kPa·min－1＝6.0×10－2kPa·min－1。②刚性反应容器的体积不变，25℃、N2O5(g)完全分解时体系的总压强为63.1kPa，升高温度，从两个方面分析：一方面是体积不变，升高温度，体系总压强增大；另一方面，2NO2N2O4的逆反应是吸热反应，升高温度，平衡向生成NO2的方向移动，体系物质的量增大，故体系总压强增大。③N2O5完全分解生成N2O4和O2，起始pN2O5＝35.8kPa，其完全分解时pN2O4＝35.8kPa，pO2＝17.9kPa，设25℃平衡时N2O4转化了x，则N2O42NO2平衡35.8kPa－x2x35．8kPa－x＋2x＋17.9kPa＝63.1kPa，解得x＝9.4kPa。平衡时，pN2O4＝26.4kPa，pNO2＝18.8kPa，K＝p2NO2pN2O4＝18.8226.4kPa≈13.4kPa。(2)快速平衡，说明第一步反应的正、逆反应速率都较大，则第一步反应的逆反应速率大于第二步反应的速率，A项正确；反应的中间产物除NO3外还有NO，B项错误；第二步反应慢，说明有效碰撞次数少，C项正确；第三步反应快，说明反应活化能较低，D项错误。[答案](1)①30.06.0×10－2②大于温度升高，体积不变，总压强增大；NO2二聚为放热反应，温度升高，平衡左移，体系物质的量增加，总压强提高③13.4(2)AC3．(2017·全国卷Ⅱ，改编)丁烯是一种重要的化工原料，可由丁烷催化脱氢制备。回答下列问题：(1)正丁烷(C4H10)脱氢制1­丁烯(C4H8)的热化学方程式如下：C4H10(g)===C4H8(g)＋H2(g)ΔH1＞0图(a)是反应平衡转化率与反应温度及压强的关系图，x________0.1(填“大于”或“小于”)；欲使丁烯的平衡产率提高，应采取的措施是________(填标号)。A．升高温度B．降低温度C．增大压强D．降低压强图(a)图(b)图(c)(2)丁烷和氢气的混合气体以一定流速通过填充有催化剂的反应器(氢气的作用是活化催化剂)，出口气中含有丁烯、丁烷、氢气等。图(b)为丁烯产率与进料气中n(氢气)/n(丁烷)的关系。图中曲线呈现先升高后降低的变化趋势，其降低的原因是_______________________________________________________________________。(3)图(c)为反应产率和反应温度的关系曲线，副产物主要是高温裂解生成的短碳链烃类化合物。丁烯产率在590℃之前随温度升高而增大的原因可能是_______________、_______________；590℃之后，丁烯产率快速降低的主要原因可能是_______________________________________________________________________。[解析](1)由图(a)可知，同温下，xMPa时丁烯的平衡产率高于0.1MPa时的，根据压强减小平衡向右移动可知，x小于0.1。欲提高丁烯的平衡产率，应使平衡向右移动，该反应的正反应为吸热反应，因此可以通过升高温度的方法使平衡向右移动；该反应为气体体积增大的反应，因此可以通过降低压强的方法使平衡向右移动，所以A、D选项正确。(2)由于氢气是产物之一，随着n(氢气)/n(丁烷)增大，逆反应速率增大，所以丁烯产率降低。(3)该反应的正反应为吸热反应，因此升高温度可以使平衡向右移动，使丁烯的产率增大，另外，反应速率也随温度的升高而增大。由题意知，丁烯在高温条件下能够发生裂解，因此当温度超过590℃时，参与裂解反应的丁烯增多，而使产率降低。[答案](1)小于AD(2)氢气是产物之一，随着n(氢气)/n(丁烷)增大，逆反应速率增大(3)升高温度有利于反应向吸热方向进行温度升高反应速率加快丁烯高温裂解生成短链烃类4．(2015·全国卷Ⅰ，节选)Bodensteins研究了下列反应：2HI(g)H2(g)＋I2(g)ΔH0在716K时，气体混合物中碘化氢的物质的量分数x(HI)与反应时间t的关系如下表：t/min020406080120x(HI)10.910.850.8150.7950.784x(HI)00.600.730.7730.7800.784(1)根据上述实验结果，该反应的平衡常数K的计算式为_______________________。(2)上述反应中，正反应速率为v正＝k正x2(HI)，逆反应速率为v逆＝k逆x(H2)x(I2)，其中k正、k逆为速率常数，则k逆为________(以K和k正表示)。若k正＝0.0027min－1，在t＝40min时，v正＝________min－1。(3)由上述实验数据计算得到v正～x(HI)和v逆～x(H2)的关系可用下图表示。当升高到某一温度时，反应重新达到平衡，相应的点分别为______(填字母)。[解析](1)由表中数据可知，无论是从正反应方向开始，还是从逆反应方向开始，最终x(HI)均为0.784，说明此时已达到了平衡状态。设HI的初始浓度为1mol·L－1，则：2HI(g)H2(g)＋I2(g)初始浓度/(mol·L－1)100转化浓度/mol·L－10.2160.1080.108平衡浓度/mol·L－10.7840.1080.108K＝cH2cI2c2HI＝0.108×0.1080.7842。(2)建立平衡时，v正＝v逆，即k正x2(HI)＝k逆x(H2)·x(I2)，k逆＝x2HIxH2xI2k正。由于该反应前后气体分子数不变，故k逆＝x2HIxH2xI2k正＝c2HIcH2cI2k正＝k正K。在40min时，x(HI)＝0.85，则v正＝0.0027min－1×0.852≈1.95×10－3min－1。(3)因2HI(g)H2(g)＋I2(g)ΔH＞0，升高温度，v正、v逆均增大，且平衡向正反应方向移动，HI的物质的量分数减小，H2、I2的物质的量分数增大。因此，反应重新达到平衡后，相应的点分别应为A点和E点。[答案](1)0.108×0.1080.7842(2)k正/K1.95×10－3(3)A、E上述真题涉及的题型主要是填空题和不定项选择题。命题角度主要涉及：(1)化学反应速率的计算、影响因素，如T1(2)、T2、T3(3)、T